أجهزة الاستشعار من المستوى السائل: مبادئ العمل، الأنواع والتطبيقات الصناعية

مجسات المستوى السائل: مبادئ العمل وأنواعه وتطبيقاته الصناعية

وتستخدم أجهزة استشعار مستوى السائل لكشف الارتفاع السائل أو حالة المستوى السائل في الصهاريج والأحواض والسفن المجهزة والآبار والقنوات وغيرها من النظم. ويمكن تقسيمها عموما إلىقياس المستوى المستمروالكشف على مستوى النقاط.

وتوفر أجهزة الإرسال المستمرة مستوى فعلي أو مسافات أو نسبة مئوية، ويمكنها الاتصال بشركة PLC أو DCS أو RTU أو نظم احتياز البيانات من خلال وصلات بينية مثل 4 إلى 20 ميغاواط أو HART أو RS485/Modbus. وتُستخدم مفاتيح التبديل على مستوى النقاط في المقام الأول للكشف على مستوى رفيع، أو منخفض المستوى، أو مبالغ فيه، أو للكشف الفارغ.

وتستخدم تكنولوجيات الاستشعار المختلفة مبادئ مادية مختلفة، بحيث تختلف حساسيتها للكثافة، والخصائص الديموقراطية، والأوضاع في الفضاء الغازي، ودرجة الحرارة، والضغط، والرغوة، والبخار، والمقاييس الجيولوجية للتركيب.

1 ما هي الأنواع الرئيسية من أجهزة الاستشعار من المستوى السائل؟

جهاز استشعار من مستوى الرادار

ويستخدم التأمل الكهرومغناطيسي لقياس المسافة غير الملوثة في الصهاريج والأحواض وتطبيقات عمليات الطلب.

درجة الحرارة فوق الصوتية

ويستخدم الوقت الصوتي للطيران ويطبق على نطاق واسع على صهاريج المياه وأحواض المياه المستعملة والسفن الجوية.

جهاز الاستشعار على مستوى الهيدروستات

ويحسب المستوى من ضغط الكلومون السائل ويستخدم عادة في الآبار والمستودعات والدبابات والرصد الهيدرولوجي.

جهاز الاستشعار على مستوى القدرات

(ب) التدابير التي تُحدث تغيراً في الأسر بسبب التغيرات التي حدثت في الوسط الغذائي المحيط بالدراسة.

درجة الحرارة المغنطيسية

(ج) استخدام الحرق والكشف عن المواقع المغناطيسية لأغراض القياس المستمر أو على مستوى النقاط.

2. كيف يعمل قياس مستوى الرادار؟

جهاز استشعار من مستوى الرادار فوق السائل يبث موجات الكهرومغناطيسية نحو السطح. The reflected signal is received by the antenna, and the instrument calculates the distance between its reference point and the liquid surface.

ويستخدم الرادار الصناعي عادةً النبض أو تكنولوجيا FMCW. وتُستخدم على نطاق واسع أجهزة رادارية حديثة من طراز 26GHz و80GHz مجاناً في كل من السوائل والسوائب الصلبة.

Non-Contact

الهوائي عادةً لا يحتاج إلى أن يوضع في السائل

لا غاز متوسط مطلوب

ولا تتطلب الموجات الكهرومغنطيسية الهواء للنشر، مما يسمح بالاستخدام في فراغ مناسب وفي ظروف معقّدة في الفضاء.

النطاق الواسع للتطبيقات

والحلول متاحة للصهاريج الصغيرة، وسفن التخزين الكبيرة، والسيول، والمستودعات، والرصد على مستوى النهر.

ولا يزال أداء الرادار متأثراً بممتلكات الديليكتري، والرغوة، وتراكم الهوائيات، ومستودعات السفن، وظروف التركيب. ومن ثم، لا يصح القول إن الرادار لا يتأثر تماما بمتوسط العملية.

3 كيف يعمل قياس المستوى الأعلى؟

وينقل جهاز استشعار من المستوى فوق الصوتي نبضات صوتية نحو السطح السائل ويقيّد الوقت اللازم للعودة. The distance is calculated from the propagation time and sound velocity.

وخلافا للرادار، فإن الموجات فوق الصوتية هي موجة ميكانيكية وتتطلب غازا أو وسيلة أخرى يمكن من خلالها نشرها. وتتغير سرعة الصوت مع درجة الحرارة وتكوين الغاز، وهذا هو السبب في أن أجهزة الإرسال فوق الصوتية الصناعية تستخدم عادة التعويض عن درجة الحرارة.

4 كيف يعمل قياس مستوى الهيدروستاتيك؟

ويستند القياس الهيدروغرافي إلى الضغط الذي ينتجه عمود سائل. بالنسبة لسفينة مفتوحة، يتوقف الضغط الثابت على الكثافة السائلة والجاذبية والطول السائل.

P = ©

حيث:

• P= الضغط الهيدروستاني؛

• ρ= الكثافة السائلة؛

• g= تعجيل الجاذبية؛

• h= ارتفاع سائل.

وإذا كانت الكثافة معروفة ومستقرة بما فيه الكفاية، يمكن تحويل الضغط المقاس إلى مستوى.

من طراز Transmitter

مثبتة بالقرب من أسفل بئر، صهريج، خزان، أو حوض.

جهاز إرسال مكثف

مثبتة في قاع أو جانب سفينة لحساب مستوى الضغط الثابت.

والكثافة السائلة هي أحد أهم العوامل التي تؤثر على الدقة على مستوى الهيدروستات. ولا تظهر الكائنات الحية مباشرة في المعادلة الهيدروستاتية، على الرغم من أن وسائط الإعلام ذات الوجوه العالية أو البلورة أو التي ترسم الرواسب يمكن أن تؤثر على ميناء الضغط أو الاستجابة للسباق.

5 كيف يعمل القياس على مستوى القدرات؟

A capacitive sensor detects changes in capacitance caused by changes in the dielectric environment around the probe. المسبار و حائط السفينة، الكهرومغناطيسي المرجعي، أو الهيكل الكوني يُشكّل غطاء القياس.

وتشمل أعمال التشييد المشتركة ما يلي:

• (ب) مسبار القضبان الوحيدة مع سفينة معدنية ككهرباء مرجعية؛

• ' 1` إجراء تحقيق قضائي؛

• مسبار الكابل؛

• (أ) المسبار المُعدَّل أو المُشَرَّب بـ PTFE؛

• الترتيبات الموضوعة للسائل المسيّر.

ويمكن أن تتأثر القياسات الكبائية بالتغيرات في القدرة الغذائية، والتراكم، والتبلور، والتغيرات في تكوين المنتجات.

6. كيف يعمل جهاز استشعار من المستوى المغنطيسي؟

العوامة المغناطيسية تتحرك فوق و أسفل مع السائل وفقاً للطيور مغناطيس داخل العوامة يتفاعل مع مفتاح متغير أو عنصر إستشعار مغناطيسي أو مؤشر مغناطيسي خارجي

من طراز Switch

يستعمل التبديل العائم والمعادل للكشف عن النقاط العالية أو المنخفضة.

جهاز إرسال من المستوى الحرفي

تطفو التدابير باستمرار لقياس مستوى الاستبانة العالية.

طراز Magnetic Level Gauge

ويستخدم الانقلاب المغناطيسي بين العوامة الداخلية ومؤشر خارجي للإشارة إلى المستوى البصري المحلي.

مهمة:جهاز استشعار من مستوى العوامة المغناطيسية ليس تكنولوجيا غير مطابقة The float itself is normally immersed in the liquid, although the magnetic detection element can be isolated from the process liquid.

وتؤثر الكثافة السائلة على عمق الارتحال العائم وينبغي بالتالي إدراجها في عملية الاختيار.

7. Comparison of Liquid Level Technologies

8 كيف يُفترض أن يُختار جهاز الاستشعار من المستوى السائل؟

تأكيد المعلومات التالية قبل الاختيار:

متوسطة

الاسم السائل
الكثافة
الخصائص الديموغرافية
التصويب
اليقظة

اشتراطات القياس

المستوى المستمر أو الهام
النطاق الأقصى
Accuracy
سرعة الاستجابة
شرط السلاح

شروط العملية

درجة الحرارة
الضغط
Vacuum
Vapor
Foam

متطلبات النظام

4-20 mA
HART
RS485/Modbus
إمدادات الطاقة
الاحتياجات من المناطق الخطرة

9. سيناريوهات التطبيقات المشتركة

10 ما هي الإشارات المشتركة؟

• ٤-٠٢ ميغاواط:(أ) استخدامه على نطاق واسع لصالح شركة PLC، و DCS، والاقتناء التقليدي للم analog؛

• 4-20 mA + HART:(أ) تضيف التشكيلات الرقمية والتشخيصات إلى حلقة التناظر؛

• RS485/Modbus RTU:(أ) مناسبة للوحدة الإقليمية، والحيازة الرقمية، والنظم المتعددة التطبيقات؛

• Relay:(أ) يُستخدم عادة في أجهزة الإنذار والحواجز على مستوى النقاط؛

• 0–5 V / 0–10 V:(أ) تستخدم في نظم مختارة للمراقبة على مستوى المعدات؛

• IoT Communication:ويمكن تحميل بيانات المستوى من خلال بوابة إلى SCADA أو منابر السحاب.

11 حالات الاختفاء الموحدة

النظر فقط إلى الجائزة

ولا تمثل الدقة المختبرية تلقائيا الأداء الميداني.

افتراض عدم الإتفاق هو دائما أفضل

وقد تكون النظم الهيدروستية أو العائمة أبسط وأكثر اقتصادا بالنسبة للآبار، أو صهاريج المياه، أو الآلات المدمجة.

الإشهاد

الكثافة، الخواص الغذائية، الرغوة، التآكل، الحساسية يمكن أن تغير خيار التكنولوجيا الصحيح.

مقارنة سعر الشراء فقط

وينبغي أيضاً تقييم التركيب والصيانة والخطر في أوقات العمل وحياة الخدمة.

جهاز استشعار من المستوى السائل

السؤال 1: ما الفرق بين جهاز استشعار المستوى ومقياس المستوى؟

A: The terms are often used interchangeably. " جهاز الاستشعار " يشدد على عنصر الاستشعار، في حين أن " القياس الرفيع المستوى " كثيرا ما يشير إلى أداة القياس الكاملة بما في ذلك تجهيز الإشارات والنواتج.

Q2: أي مستوى من التكنولوجيا له أعلى درجة من الدقة؟

A: There is no universal answer. ويتوقف الاستحقاق على الظروف النموذجية، والنطاق، والمتوسطة، والتركيب، والعمليات.

س3: الرادار أم الموجات فوق الصوتية لخزان المياه؟

A: Ultrasonic is often economical for short-range, atmospheric, relatively stable water tanks. ويمكن أن يكون الرادار أفضل عندما يكون هناك حاجة إلى بخار أو ملابس داخلية معقدة أو إلى استقرار أعلى.

السؤال 4: ما الذي يُستخدم عادة لمستوى المياه العميق؟

A: A submersible hydrostatic transmitter is a common solution, although non-contact Radio may also be evaluated depending on the wellhead geometry.

السؤال 5: هل يتأثر القياس الأسري بالمتوسط؟

نعم ويعتمد قياس القدرة اعتماداً مباشراً على الظروف التغذوية، لذا فإن تكوين المنتجات وتراكمها يمكن أن يؤثر على النتيجة.

السؤال 6: ما هو التأثير الرئيسي على قياس مستوى الهيدروستاتيك؟

A: Liquid density is a key factor. تغير الكثافة يغير الضغط الذي يقابل نفس المستوى البدني

هل جهاز استشعار عائم مغناطيسي غير متصل؟

لا وتتصل العوامة اتصالا مباشرا بالسائل، رغم أن عنصر الاستشعار المغناطيسي قد يكون معزولا عن العملية.

Q8: What technology should be used when foam is present?

A: The answer depends on foam fishness, liquid content, and dielectric properties. ويمكن أن تؤثر الرغاوى على قياس الرادار والقياس فوق الصوتي، وينبغي تقييم الرغاوي الشديدة على وجه التحديد.

Q9: هل يمكن لجهاز استشعار المستوى أن يتواصل مباشرة مع PLC؟

A: Yes, provided the PLC supports the corresponding 4 -20 mA, voltage, RS485/Modbus, or discrete input.

السؤال 10: ما هي المعلومات التي تحتاجها شركة ميرتون لاختيار أجهزة الاستشعار من المستوى؟

ألف: يرجى توفير ارتفاع متوسط أو صهاريج أو أحواض، والحد الأدنى والحد الأقصى، ودرجة الحرارة، والضغط، والكثافة، والخصائص الديكلتريّة، والرغاوي أو البخار، والموقع المتصاعد، ووصل العمليات، والإمداد بالطاقة، والواجهة البينية للنواتج، ومتطلبات المناطق الخطرة.

خاتمة

ولا توجد تكنولوجيا وحيدة للاستشعار من المستوى تكون مثالية لكل تطبيق.تكنولوجيات الرادار، والأشعة فوق الصوتية، والهيدرولوجيا، والأسقفية، والتكنولوجيات المغنطيسيةالاعتماد على مبادئ مادية مختلفة، وبالتالي توفير مواطن قوة وقيود مختلفة.

ويناسب رادار كثيرا من الطلبات التي تتطلب عدم وجود نزاعات؛ وكثيرا ما يكون الأشعة فوق البنفسجية اقتصاديا بالنسبة للدبابات والأحواض المستقرة في الغلاف الجوي؛ ويُستخدم القياس الكهرمائي على نطاق واسع في الآبار والتطبيقات المغمورة؛ (أ) أن تكون النظم الأسرية مفيدة حيث يمكن قياس التغيرات الغذائية بصورة موثوقة؛ ولا تزال الأجهزة العائمة ذات طابع عملي بالنسبة للعديد من التطبيقات ذات المستويات الثابتة والمستمرة.

وتوصي ميرتروفون بتأكيد الخصائص المتوسطة، والنطاق، ودرجات الحرارة، والضغط، وقابلية قياس السفن، ومتطلبات النظم الرقابية قبل اختيار مبدأ القياس وتشكيلة الأجهزة.